1. Жалпы мағлұматтар.
2. Бөлшектерді зарядтау тәсілдері.
3. Электрлік өрісте зарядталған бөлшектерге әрекет ететін күштер.
4. Астықтың электр сепараторлары.
5. Ауаны электрлк иондауыштар
1.Жалпы мағлұматтар
Электронды-ионды технологияда электрлік өрістің күштік әрекеті пайдаланылады. Электронды-ионды технология (ЭИТ) – белгілі технологиялық үрдістерді орындау үшін, күшті электрлік өрістердің электрлі зарядталған немесе сол өрістерде зарядталатын қатты немесе сұйық материалдардың (заттардың) бөлшектерімен әсерлесуін пайдаланатын, бөлшектерге белгілі тәртіпке келтірілген және бағытталынған қозғалыс беретін электрлік технологияның бір негізгі облысы.
ЭИТ аппараттарында жұмыс органы ретінде күшті электрлік өрістер (кернеулігі 100 кВ/м-ден жоғары болатын) пайдаланылады. Өңдеу нысандары — өлшемдері микрометрден ондаған миллиметрге дейін болатын (шаң, ұнтақтар, суспензиялар, тұқымдар, талшықтар және т.б.) жеке бөлшектер жиынтығы болатын материалдар.
ЭИТ үрдістерінің негізінде төрт айрықша сатылар жатады: материалды беру; материал бөлшектерін зарядтау; материалдың зарядталған бөлшектерінің электрлік өрісте қозғалысы; дайын өнімді қалыптастыру. Осы кезде электрлік өрісте алған зарядына сәйкес бөлшектердің бағытталынуы, қозғалысы-ның реттелінуі және оларды ретке келтіру, іріктеп бөлу және шөгіндіру мүмкін болады.
ЭИТ мына түрлерін ажыратады:
— газды электрлік тазарту – газ (ауа) ағынынан оның құрамындағы қатты және сұйық бөлшектерді бөліп алу;
— электрлік сепарация – құрауыштар (компоненттер) бөлшектерінің электр-физикалық және физикалық-химиялық қасиеттерін пайдаланумен көп құрауышты жүйелерді құрауыштарға бөлу;
— электрлік шөгіндіру – электр-аэрозольді өңдеудің көптеген түрлері: дәндер мен өсімдіктерді улы химикаттармен өңдеу, бұйымдар бетіне қатты немесе сұйық қаптамаларды қондыру (электрлік бояу);
— электрлік басылым – көріністі қалыптастыру, көптеген көшірмелерді алу, көбейтуге арналған ұяқалыпты (матрицаны) дайындау.
2. Бөлшектерді зарядтау тәсілдері
Бөлшектерді зарядтау деп оларға артық еркін электр зарядтарын беруді айтады. Зарядтаудың негізгі тәсілдері: ионды (жиі тәж разряд өрісінде), түйіспелік (электрлік өрісте электродта), құрамалы (электродта және ионды), индукциялы-полярланулы, электрлеумен (механикалық, химиялық немесе жылулық).
Тәж разряд, немесе қысқаша тәж, деп электродтардың біреуінің немесе екеуінің де қисықтық радиусы олардың ара қашықтығынан едәуір кіші болғанда, бейбіртектілігі басым электрлік өрісте пайда болатын газдағы (ауадағы) электрлік разрядтың түрін айтады. Разряд деп электродтар маңындағы немесе олардың аралығындағы газдың (ауаның) бейтарап элементар бөлшектерінің (молекулаларының, атом-дарының) иондануын айтады.
Тәж разряд тұрақты және айнымалы токтың тәж разряды болып бөлінеді. Тұрақты ток тәж разряды биполярлы (қос полярлы) және униполярлы (бір полярлы) болады. Биполярлы тәж разряд кезінде екі электродтың маңындағы газдың элементар бөлшектері иондану нәтижесінде зарядталады. Тек бір электрод маңындағы газдың элементар бөлшектері ионданғанда униполярлы тәж разряд пайда болады. Осындай қисықтық радиусы кіші электрод тәж разрядтауыш, ал екінші электрод разрядтамайтын (шөктендіруіш) электрод деп аталады. Униполярлы тәж разряд оң және теріс таңбалы боуы мүмкін. Теріс униполярлы тәж разрядта электродтар аралығын тесу кернеуі оң униполярлы тәж разрядтағыдан жоғары келеді. Осы себептен теріс униполярлы тәж разрядында электрлік өрістің кернеулігі жоғары болады, сондықтан ауаны иондау дәрежесі де жоғары болады.
Ионды зарядтау бөлшек бетіне оны қоршап тұрған газ көлемінен иондарды шөктіру нәтижесінде жүзеге асырылады. Ионды зарядтауға негізінде униполярлы тәж разряд пайдаланылады. Өйткені бұл тәсіл бір таңбалы иондардың өте жоғары концентрациясын жеңіл алуға мүмкіншілік береді. Бөлшек электродтармен түйісіп тұрмағанда ғана таза ионды зарядтау өтеді. Материал бөлшегі униполярлы өріс ішінде болса, өрістің күш сызықтарының жарым-жартылай бөлігі бөлшектің бетін қиып өтеді. Өрістің күш сызықтарының бойымен қозғалатын иондар материал бөлшегімен соқтығысады және оның бетінде қонып қалады. Сондықтан олар бөлшекке тәж разрядтауыш электродтың потенциалына сәйкес таңбалы артық электр зарядын береді.
Бөлшек бетіне шөккен иондар өздерінің өрісін тудырады. Ол бөлшекке жақындап келе жатқан келешек иондарды итеріп тастайды. Осы себептен уақыт өтуінде зарядталу тоқталады, және де бөлшек шекті заряд алады.
Ионды зарядтаудың артықшылығына оның әмбебаптығын жатқызуға болады. Өйткені оның әрекеті ток өткізетін және ток өткізбейтін материалдардың бөлшектеріне, сонымен қатар ауа немесе газ ағынында ілініп тұрған бөлшектерге де таратылады.
Электрлік өрісте электрод үстінде (түйіспелік) зарядтау электрлік өріс әрекетінен еркін зарядтың электродтан бөлшекке немесе, керісінше, бөлшектен электродқа ауысуымен жүзеге асырылады. Бұл жағдайда бөлшек зарядының таңбасы ол қай электродтың үстінде жатса сол электрод потенциалының таңбасына сәйкес болады. Егер осы электрод жермен қосылған болса, кейбір жағдайда бұл зарядтауды индукциялық деп атайды.
Ток өткізбейтін бөлшектер электр-статикалық өрісте электрод үстінде іс жүзінде зарядталын-байды.
Бөлшек тәж разряд өрісінде разрядталмайтын электрод үстінде орналасса, электрод үстінде зарядталу мен ионды зарядталу бірге өтуі мүмкін. Бұл тәсілді қысқаша құрамалы зарядтау деп атайды. Бұл жолы бөлшек бір уақытта разрядтауыш электродтан разрядтамайтын электродқа қарай бағытталған иондармен, және де түйіспелік тәсілмен разрядтамайтын электрод үстінде зарядталады. Осының нәтижесінде бөлшек шекті заряд алады. Зарядтың таңбасы бөлшектің және оның жанындағы тәж разряды өрістің меншікті электрлік өткізгіштігіне және «бөлшек-электрод» түйіспесінің өтпелі кедергісіне тәуелді келеді. Кіші өткізгішті бөлшек зарядының таңбасы тәж разрядтайтын электрод потенциалының таңбасына сәйкес келеді, ал ток өткізетін бөлшек разрядтамайтын металл электродпен жақсы түйісіп тұрса, бөлшек зарядының таңбасы сол электрод потенциалының таңбасымен бірдей болады.
3. Электрлік өрісте зарядталған бөлшектерге әрекет ететін күштер
Электрлік өрісте бөлшектерге механикалық және электрлік табиғатты күштер, сондай-ақ бағыттауышты момент әрекет етеді.
Механикалық күштер — үйкеліс, ауырлық, ортадан тепкіш, орта кедергісі күштері және т.б.
Электрлік табиғатты күштер — бөлшек зарядымен анықталатын, айналы бейнелеу, электрлік өрістің біртекті еместігінен пайда болатын күштер.
Электрлік өрістің бөлшек Q зарядына әрекет етуінен пайда болатын күш F_к, Н:
F_к=EQ
Кулон заңы бойынша, сыртқы Q зарядпен ток өткізетін жазықтықта индукцияланатын қарсы таңбалы — Q зарядтың әрекеттесуімен байланысты болатын, айналы бейнелеу күші F_а, Н.
F_а=Q_2/4πε_0 〖(2h)〗^2,
мұндағы h — зарядтан ток өткізетін жазықтыққа дейінгі қашықтық, м.
Электрлік өрістің біртекті еместігінен тудырылатын пондеромоторлық күш F_п полярлану себебінен пайда болады. Полярлану салдарынан бөлшек шеттерінде әр аттас полярланулық зарядтар +q және –q жиналады. Оларға электрлік өріс жағынан бір-біріне қарама-қарсы бағытталған күштер әрекет етеді. Электрлік өріс біртекті болмағандықтан, күштер де бірі-біріне тең болмайды. Өйткені +q және –q зарядтары орналасқан нүктелердегі сыртқы электрлік өрістің кернеуліктері E_1 және E_2 бір-біріне тең емес. Осы себептен бөлшекке қорытынды күш Fп әрекет етеді. Егер бөлшек ауалы ортада орналасса, күш F_п электрлік өрістің кернеулігі жоғарылаған жағына бағытталады.
Егер электрлік өрісте ұзын үлкен өсімен кернеулік векторының E ̅ бағытына біршама бұрышпен орналасса, бөлшектің әр аттас полярланулық зарядтарына электрлік өріс жағынан әрекет ететін күштер айналдырушы момент тудырады. Осы моменттің әрекетінен бөлшек өзінің үлкен өсімен электрлік өрістің бағытының бойымен орналасуға тырысады. Осы орында айналдырушы момент нөлге тең болмайды.
Бөлшектердің электрлік өрістегі қозғалысы қорытынды күшпен, сондай-ақ ортаның аэродинамикалық қасиеттерімен анықталады.
4. Астықтың электр сепараторлары
Тұқым тазартатын және сорттайтын машиналардың қолданылатын кешені тұқымды механикалық белгілері бойынша бөлуге негізделінген: өлшемдері, пішіні, тығыздығы, ұшқыштығы ж.б. Бірақ кейбір арамшөптер мен мәдени өсімдіктер дәндерінің сыртқы белгілері өте ұқсас келеді (бидайдың, қарасұлының, қарамықшаның). ЭИТ әдістерімен дәндерді электрлік қасиеттері (электрлік өткізгіштігі, диэлектриктік өтімділігі, бөлшектер зарядтары және т.б.) бойынша да бөлуге болады.
Электрлік өрістерде сусымалы қоспаларды бөлуге арналған құрылғылар электр сепараторлар деп аталады. Оларды мына белгілер бойынша топтастырады: электрлік өріс түрі бойынша – электр-статикалық, тәж разрядты, айнымалы өріспен және құрамалы; құрастырылымы бойынша- барабанды, транспортерлі, камералы, електік ж.б.
Электр сепараторларында материал бөлшектері өздерінің физикалық, соның ішінде электрлік, қасиеттерінің жиынтығымен бөлінеді. Осындай қасиеттер жиынтығы бөліну белгісі деп аталады. Бөліну белгісі реттелінетін және реттелінбейтін болады. Егер белгінің құрамына кіретін қасиеттердің бөлу үрдісіне әсер ету дәрежесі сепаратордың жұмыс режимінің параметрлеріне тәуелді келсе белгі реттелінетін, ал ондай тәуелділік болмаса белгі реттелінбейтін болады.
Кейбір электр сепараторларының сұлбалары 13.1-суретте келтірілген.
Астықты электрлік тазарту және сорттау принципін тәж разрядты барабанды сепаратор мысалымен қарап өтеміз (13.1, а-сурет). Дәндер тиеуіш бункерден 3 жерлестірілген айналатын барабанның 6 бетіне беріледі және де тәж разрядты электрлік өріске енеді. Өрісте олар құрамалы зарядталады (ионды зарядталу және барабаннан зарядталу). Әдетте кондицияға сәйкес ылғалды дәндердің электр тогын өткізгіштігі өте төмен болады, сондықтан олар тәж разрядтауыш электрод 5 потенциалының таңбасындай таңбалы заряд алады.
Жоғарғы жартылай цилиндр бетіндегі (яғни электрлік өріс аймағындағы) бөлшекке (дәнге) 4 мынадай күштер әрекет етеді: ауырлық күш F_g (оны нормалды F_g1 және тангенциалдық F_g2 құраушыларға ажыратуға болады), ортадан тепкіш күш F_ц, электрлік күштер F_к және F_а. F_ц және F_g2 күштер бөлшекті барабан бетінен жұлып алуға тырысады, ал F_g1, F_к және F_а күштер оны барабан бетіне қысады.
Егер бөлшек барабанның жоғарғы бөлігінде түсіп қалмаса, оның бетінде қалып, электрлік өріс аймағынан өтеді де барабанның төменгі бөлігіне шығады. Барабанның бұл бөлігінде электрлік өрістің кернеулігі біртіндеп нөлге дейін төмендейді. Күш F_к жоғалады, ал күш F_g1 бөлшекті барабан бетінен жұлатын күш болады. Жерлестірілген барабанның төменгі бөлігінде бөлшек біртіндеп зарядсызданады, сондықтан күш F_а біртіндеп кішірейеді.
Сурет-13.1. Кейбір электр сепараторларынң сұлбасы: а, ә, б, және в – тәж разрядты (барабанды, транспортерлі, камералы және «горка» типті); г және д – диэлектриктік барабанды; 1 және 3 – қабылдауыш және тиеуіш бункер; 2 — шөтке; 4 — дән; 5 — тәж разрядтауыш электрод; 6 — барабан; 7 — транспортер таспасы; 8 — жерлестірілген металл табақ (разрядтамайтын электрод); 9 — қосарланған (бифилярлы) орама
Барлық күштердің жалпы әрекетіне байланысты бөлшектердің біреулері барабаннан оның жоғарғы бөлігінде, ал кейбіреулері өріс аймағынан тыс жерде ұшып түседі, ал үшіншілері оның бетінен шөтке 2 көмегімен бөлініп алынуы мүмкін. Жоғарыда келтірілген күштер мәндері дәндердің қасиеттеріне тәуелді болғандықтан әртүрлі қасиетті дәндер барабанның әртүрлі нүктелерінен ұшып бөлінеді және де содан соң қабылдауыш бункердің 1 әртүрлі секцияларына түседі.
5. Ауаны электрлік иондауыштар
Әртүрлі физикалық факторлардың (радиоактивтік сәулеленудің, ғарыштық сәулелердің, нажағай разрядтарының ж.б.) әрекет етуінен ауаны иондау үзіліссіз өтеді. Қозғалғыштығы мен өлшемдеріне байла-нысты иондарды жеңіл, орташа, ауыр, ультра-ауыр иондарға және Ланжевен иондарына бөледі. Заряды бойынша оң және теріс аэроиондар болады. Оттегінің иондары жиірек теріс иондар болады.
Су буы молекулалары тобымен қоршалған иондалған молекула жеңіл ион болып саналады. Электр зарядын тасымалдайтын аэрозольді бөлшек (шаң, күйе, ылғал тамшысы, микробты дене ж.б.) ауыр ион деп аталады. Атмосфералық жеңіл иондардың қозғалғыштығы K>0,1…0,5 〖см〗^2/(В∙с), ал ауыр иондардың қозғалғыштығы K<0,1…0,5 〖см〗^2/(В∙с) болады.
Иондардың бағытталған қозғалысының орташа жылдамдығының v электрлік өрістің кернеулігіне E қатынасы иондардың қозғалғыштығы K деп аталады, яғни K=v/E.
Бізді қоршап тұрған ауадағы иондар саны сыртқы метеорологиялық және геофизикалық жағдайларға, жыл маусымына, тәулік мерзіміне және басқа себептерге тәуелді өзгереді. Сыртқы таза ауаның 1 〖см〗^3 көлемінде 700…1000 жеңіл теріс және бірнеше мың ауыр иондар болады. «Құрылыстық нормалар және ережелер» ҚНжЕ (СНиП) талаптарына сәйкес өндірістік және қоғамдық үйжайларда жеңіл теріс иондардың қажетті концентрациясы 600 иондар/〖см〗^3, ал оңтайлы деңгейі 3000…5000 иондар/〖см〗^3 болуы керек. Әртүрлі жерлерде жеңіл теріс иондар концентрациясы мынадай шекте болуы мүмкін: қала пәтерлерінің ауасында – 50…100 иондар/〖см〗^3, қала көшелерінің ауасында – 100…500 иондар/〖см〗^3, орман және теңіз ауасында – 1000-5000 иондар/〖см〗^3, таулы курорт ауасында 5000…10000 иондар/〖см〗^3, нажағайдан кейінгі ауада 50000…100000 иондар/〖см〗^3.
Зерттеулер нәтижесінде белгіленген дозаларда жеңіл теріс иондардың адамдар мен жануарларға жағымды әсер ететіндігі, ал жеңіл оң иондарға мұндай әрекет ету сипатты еместігі анықталды. Ауыр иондар, ең алдымен оң таңбалы иондар, физиологиялық жағымсыз фактор болады.
Ауаны жасанды иондау үшін аэроиондауыштар деп аталатын арнайы құрылғылар қажет болады. Ауаның бейтарап молекулаларынан аэроиондарды әртүрлі тәсілдермен алуға болады.
Униполярлы тәж разряды пайдаланылатын аэроиондауыштар құрылысы бойынша қарапайым болады. Тәж разрядтың маңызды артықшылығы – қажетті полярлы аэроиондарды алу мүмкіншілігі.
Аэроиондауыш құрамына қоректендіру блогы және разрядтаушы құрылғы кіреді. Разрядтаушы құрылғы ретінде мына элементтер пайдалануы мүмкін: бетіне инелер орнатылған табақ түрінде орындалған тәж разрядтайтын электроды бар жүйелер; диаметрі 0,8…2 мм болатын бір тарамды жіңішке сым немесе оқшаулатқыштар аралығында тартылған және қабырғаларға немесе еденнен 2,5…3,0 м биіктікте төбеге бекітілген көп тарамды сым, мысалы арқан сым; ток өткізетін арқан сымға бекітілген сымның кішкентай кесектері; ұшталған өткізгіштері сыртына шығарылған өндірістік керамикалық (қышты) резисторлар ж.б.
Ауылшаруашылық үйжайларындағы ауаны жасанды иондау режимдері ойлап құрастырылған. Зерттеулер нәтижесінде ауаны жасанды иондаудың малдар мен құстардың шаруашылық көрсеткіштерін жоғарылататындығы анықталды.
6. Электр-аэрозольді технологияның қондырғылары
Аэрозольдер деп газ тәріздес ортада ілініп тұрған, өлшемі шамамен 1 нанометрден миллиметрдің үлесіне дейін болатын, қатты немесе сұйық бөлшектерден тұратын жүйелерді айтады.
Заттар мен материалдарды аэрозольді күйге көшіргенде, олардың масса бірлігіне келетін бетінің ауданы өседі. Сондықтан аэрозольдердің физикалық-химиялық әсерлігі жоғары болады.
Ауыл шаруашылығында аэрозольдер мәдени өсімдіктердің кеселдері мен зиянкестеріне қарсы күресуге (өсімдіктер мен тұқымды улы химикаттармен өңдеуге), үйжайларды дезинфекциялауға және дезинсекциялауға, малдар мен құстарды профилактикалауға (сақтандыруға) және емдеуге, жөндеу өндірісінде бұйымдарды бояуға пайдаланылады.
Көптеген жағдайларда аэрозольді өңдеу тиімділігін униполярлы электр аэрозольдерін пайдалану нәтижесінде едәуір жоғарылатуға болады. Униполярлы электр аэрозольдері деп бөлшектерінің бір таңбалы артық электр заряды болатын аэрозольдерді айтады. Электр аэрозольді өндіруге аэрозольді генератор пайдаланылады. Генератор зарядтауыш құрылғысы бар тозаңдатқыштан және жоғары кернеулі қорек-тендіру көзінен тұрады. Осындай генераторларда негізінде аэрозольді бөлшектерді зарядтаудың үш тәсілі пайдаланылады: ионды, электрлік өрісте электрод үстінде және индукциялық зарядтау.
Ионды зарядтау пайдаланылатын генераторларда әдеттегі тозаңдатқышпен жасалынған аэрозоль ағыны одан әрі униполярлы тәж разрядты зарядтауыш құрылғы арқылы өтеді.
Бөлшектерді электрлік өрісте электрод үстінде зарядтау аэрозольдің пайда болуымен бір уақытта және сол кеңістікте де өтеді. Мысалы, РПУ-1 типті тозаңдатқышта бөлшектер шаң-газды қоспаның электродпен түйіскен кезінде заряд алады. Пестицидтерді зарядтауға және тозаңдатуға арналған форсункада (бүріккеде) пестицидтер мен ауаның қоспасы потенциал берілген электрод арқылы өткенде, қоспа бөлшектері индукциялық тәсілмен зарядталады.
Әдеттегі аэрозоль ауырлық күштің, инерциялық күштердің, броун қозғалысының және басқа құбылыстардың әрекет ету нәтижесінде өңделетін нысанға шөгінеді. Электроаэрозоль осы күштермен қатар электрлік күштердің әрекет етуімен нысанға шөгінеді. Электрлік күштер аталған табиғаты электрлік емес күштерден айтарлықтай үлкен болуы мүмкін.
Аэрозольді техниканың кейбір пайдалану облыстарын қарастырып өтейік.
Улы химикаттар аэрозольдерінің электрлік өрісте өсімдік бетіне шөгіп қону принципін былай түсіндіруге болады. Тозаңдатқыш арқылы электрлік өріске берілетін аэрозоль бөлшектері зарядталады. Жердің потенциалына ие болатын өсімдіктер мен тозаңдатқыштың электроды аралығында пайда болатын электрлік өрісте қозғалыстағы униполярлы заряды бар бөлшектер бірін-бірі әрі итереді. Осының нәтижесінде аэрозоль бөлшектерінің электрлік шашырауы өтеді, аэрозль бұлттары өседі және де өсімдіктерді бірқалыпты қаптайды. Жер үстінде орналасқан заттардың маңында электрлік өрістің күштік сызықтары қоюлау болғандықтан аэрозоль бөлшектерін шөгіндірудің нәтижелілігі жоғарылайды. Шашыраудың салдарынан және айналы бейнелеу күштерінің әрекет етуінен өсімдіктің төменгі жағында шөгінген улы химикаттардың мөлшері 5…20 есе өседі. Осының нәтижесінде химикаттар шығыны 20…30%-ға төмендейді, ал өңдеу сапасы жақсарады. Қоршаған кеңістікке қарағанда Жердің потенциалы теріс таңбалы болғандықтан, тозаңдатқыштың электродын көп жағдайда жоғары кернеулі қоректендіру көзінің оң полюсіне жалғайды.
Электрлік бояу – практикада кең пайдаланылатын электрлік аэрозольді өңдеудің бір түрі. Оның мәні – бояуды тозаңдату, оның бөлшектерін зарядтау және сол бөлшектерді электрлік өрісте бұйым бетіне шөгіндіру.
Электрлік бояуға арналған қондырғыда бояуға дайындалынған бұйымдарды жерлестірілген конвейерге іліп қояды. Конвейер камера-ның кірісінен шығысына қарай қозғалады. Камераның ішінде конвейердің үстінде және астында оқшаулатқыштарда металл торлары бар рама (кәсәк) ілулі болады. Олар кернеуі 80…140 кВ болатын тұрақты токтың жоғары кернеулі қоректендіру көзіне қосылады және тәж разрядтауыш электрод болады. Берілген кернеуде торлар мен конвейер аралығында тәж разряд өтеді.
Пневматикалық тозаңдатқыштың соплосы (бағыттауыш шүмегі) арқылы үрленетін бояудың бөлшектері электрлік өрісте зарядталады және де теріс таңбалы иондарға айналып, оң таңбалы зарядталынған (жерлестірілген) бұйымдарға бағытталады. Зарядталған бөлшектер бұйымға барлық жағынан да түседі. Электрлік тәсілмен бояғанда лак және бояу материалдарының шығыны 5…10 %-дан аспайды, ал тек пневматикалық тәсілмен тозаңдатқанда шығындар 50 % шамасында болады. Сонымен қатар, электрлік күштермен бұйымға бояудың зарядталған қабатын қысудың салдарынан қаптама тегіс және тығыз болып шығады.
Пневматикалық тозаңдатқыштардан басқа электр-механикалық ортадан тепкіш тозаңдат-қыштарда пайдаланылады. Олар диск, тостаған немесе саңырауқұлақ түрінде дайындалады. Оларды 900…15000 〖мин〗^(-1) жиілікпен айналдырады. Осындай тозаңдатқыш жоғары потенциалды теріс полярлы электрод болады. Бояу бөлшектерін түйіспелік тәсілмен зарядтайды және де ортадан тепкіш және аттас зарядтардың (тозаңдатқыштың және бөлшектердің) бірін-бірі әрі итеру күштерінің әрекет етуімен оларды тозаңдатады. Тәж разрядтауыш электродтарға 80…140 кВ теріс потенциал береді, ал өңделетін бұйымды жерлестіреді. Бояу бөлшектері электрлік өрісіне енгеннен кейін теріс таңбалы заряд алады және де электрлік өрістің күштік сызықтарының бойымен жерлестірілген бұйымға қарай қозғалады. Осылай электрлік тәсілмен бұйымды бояу жүзеге асырылады.
7. Электрлік сүзгілер
Өндірістік үйжайларда шаңның, түтіннің, микробтар спораларының (ұрықтарының) және басқа ілініп тұрған бөлшектердің мөлшері нормалық мәндерден айтарлықтай көп болуы мүмкін. Ауаны тазарт-қанда ілініп тұрған бөлшектер концентрациясын нормаға дейін жеткізуге және оның қайтадан қалпына келуін қамтамасыз етуге болады. Бұл микроклимат жасауға қажетті энергия шығындарын азайтады.
Басқа сүзгілермен салыстырғанда электрлік сүзгілердің мынадай артықшылықтары бар: газдың үлкен көлемін жоғары дәрежеде тазартады, кең диапазонда (жүздеген микроннан оның үлестеріне дейін) бөлшектерді ұстап алады; аэродинамикалық кедергісі төмен болады, олардың көмегімен ауаны кешенді өңдеу (тазарту, иондау және озонның реттелінетін концентрациясын жасау) мүмкіншілігі бар.
Электрлік сүзгі, агрегат ретінде, оған беру үшін газды дайындауға арналған жүйеден, тұрақты токтың жоғары кернеулі қоректендіру көзінен және электрлік сүзгінің өзінен тұрады.
Электрлік сүзгілерде электрлік өрістің зат бөлшектеріне әрекет ету үрдісі екі сатыдан тұрады:
а) бөлшектерді алдын ала түйіспесіз тәсілмен зарядтау;
ә) бөлшектер зарядтарының электрлік өріспен Кулон заңына сәйкес әрекеттесуі есебінен бөлшектердің шөгінуі.
Электрлік сүзгілердің әрекет ету принципін былай түсіндіруге болады. Қоректендіру көзінен оқшаулатқыш кірме арқылы тәж разрядтауыш және шөгіндіретін (разрядтамайтын) электродтарға тұрақты токтың жоғарғы кернеуі беріледі. Электродтар аралығында кенет біртекті емес электрлік өріс пайда болады. Потенциалдар айырымы қажетті мәнге жеткенде электрлік сүзгіде тәж разряд пайда болады. Тәж разряд пайда болғаннан кейін кернеу жоғарылаған сайын электр тогының мәні өседі. Электрлік сүзгіде әдетте жұмыстық токтың мәні электродтың ұзындығына 0,1…0,5 мА/м шамасында болады.
Электрлік сүзгінің электродтар арлығындағы потенциалдар айырымы 50…80 кВ-ке дейін жоғарылағанда электрлік өрістің кернеулігі газдың еркін электрондары мен иондарына ауыспалы жылдамдықтан жоғары жылдамдық бере алады. Осындай электрондардың энергиясы бейтарап бөлшектерді соққылау тәсілімен иондауға жеткілікті болады. Осы кезде пайда болған иондар мен еркін электрондар электрлік әрекетінен ауыспалы жылдамдыққа дейін қарқындайды және де олар басқа атомдар мен молекулаларды иондайды. Осы үрдіс тасқын тәрізді өседі. Осындай иондау тәж разрядты деп аталады. Тәж разряд пайда болғаннан кейін электрлік сүзгіде екі аймақ пайда болады. Олардың біріншісі тәж разрядтауыш электродтың айналасында орналасады. Ол оң және теріс таңбалы иондармен және электрондармен толық болады. Екінші аймақ тәж разряд пен шөгіндіретін электрод аралығындағы аймақты алады. Ол тек теріс таңбалы иондармен және электрондармен толтырылады. Осы себептен электрлік сүзгінің кеңістігі арқылы өткенде шаңды газдың көптеген шаң түйіршіктері теріс таңбалы заряд алады және де оң таңбалы шөгіндіретін электродқа қарай жылжиды.
Нақты арналымды электрлік сүзгінің құрастырылымын негізінде оның жұмыс істеу технологиялық жағдайы анықтайды: тазартылатын газдың және оның құрамындағы ілініп тұрған бөлшектердің құрамы мен қасиеттері, тазартылатын газдардың температурасы, қысымы және ылғалдылығы, қажетті тазарту дәрежесі және т.б.
Бір аймақты және екі аймақты электрлік сүзгілерді ажыратады. Бір аймақты сүзгілерде бөлшектерді зарядтау және шөгіндіру бір құрастырылымдық аймақта өткізіледі. Сол аймақта тәж разрядтауыш және шөгіндіретін электродтар орналасады. Екі аймақты сүзгілерде зарядтау және шөгіндіру екі құрастырылымдық аймақта жүзеге асырылады: бірінші аймақта тәж разрядтауыш жүйе – иондауыш, ал екінші аймақта шөгіндіретін жүйе – шөгіндіруіш орналастырылады.
Шөгіндіретін электродтың құрастырылымы бойынша электрлік сүзгілерді түтікті және пластинкалы (жалпақ тілімді) деп ажыратады.
Түтікті электрлік сүзгілерді шөгіндіретін электродтар деп аталатын болат түтіктерден дайындайды. Түтіктің өсі бойымен сым – тәж разрядтауыш электрод тартылады.
Пластиналы электрлік сүзгілерді параллель орналасқан металл пластинкалар қатарынан немесе жиі орналасқан сымдар қатарынан жинайды. Олар шөгіндіретін электродтар рөлін атқарады. Шөгіндіретін электродтар қатарының аралығына сымнан дайындалған тәж разрядтауыш электродтарды іліп қояды.
Пластинкалы электрлік сүзгінің бір тұрқында бірнеше тәуелсіз, бірізді орналастырылған электродтық жүйелер (электрлік өрістер) болуы мүмкін. Өрістер саны бойынша осы электрлік сүзгілер екі-, үш-, төрт- және көп өрісті деп аталады.
Екі аймақты электрлік сүзгінің сұлбасы 13.2-суретте берілген.
Сурет-13.2. Екі аймақты сүзгінің сұлбасы:
1 — желдеткіш; 2 және 3 – жерлестірілген және потенциалы бар пластиналар; 4 және 7 – шаңның зарядталған және бейтарап бөлшектері; 5 — жерлестірілген жазықтық; 6 — тәж разрядтауыш электродтар; 8 — кірмелі келте түтік
Екі аймақты электрлік сүзгілерде электродтарды қоректендіру кернеуі 6…15 кВ, ауа берілімі 1000 м^3/сағ болғанда тұтынатын қуаты 10….30 Вт, сүзгінің көлденең қимасындағы ауа жылдамдығы 2 м/с, сүзгінің аэродинамикалық кедергісі 10…50 Па, шаңнан тазарту дәрежесі 90…95 %, микроорганизмдердің тазарту дәрежесі 80…85 % болады.